黑土區(qū)小流域土壤表層重金屬空間變異與分布格局研究.pdf

1、土地是人類(lèi)生產(chǎn)生活的根本保障，是支撐人類(lèi)社會(huì)發(fā)展進(jìn)步的基礎(chǔ)。人類(lèi)在對(duì)土地資源的開(kāi)發(fā)利用過(guò)程中，會(huì)導(dǎo)致土壤中的重金屬含量及其空間分布發(fā)生不同程度的改變。經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及人口的迅猛增加帶來(lái)的壓力迫使我們加大對(duì)土地資源的索取程度，為了保產(chǎn)增收而導(dǎo)致化肥農(nóng)藥不合理投入從而引起的一系列農(nóng)業(yè)清潔生產(chǎn)和環(huán)境安全問(wèn)題，是當(dāng)前土地資源科學(xué)配置、合理利用以及區(qū)域生態(tài)環(huán)境安全穩(wěn)定和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的巨大障礙。準(zhǔn)確掌握當(dāng)前流域土壤中重金屬含量現(xiàn)狀，空間格局及其

2、影響因素，對(duì)提高區(qū)域糧食生產(chǎn)安全和改善生態(tài)環(huán)境質(zhì)量具有重要的意義和作用。
　　選擇位于我國(guó)東北典型黑土區(qū)的海溝河小流域?yàn)檠芯繀^(qū)，以促進(jìn)農(nóng)業(yè)清潔生產(chǎn)和提升農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展能力為研究背景，以經(jīng)典統(tǒng)計(jì)學(xué)和地統(tǒng)計(jì)學(xué)分析為研究基礎(chǔ)，集合“3S”技術(shù)及相關(guān)空間插值模擬方法，對(duì)流域土壤表層中重金屬Hg、Pb、Cd含量的空間變異特征、空間分布格局、影響因素與防治進(jìn)行研究，主要得到以下結(jié)論:
　　(1)海溝河小流域土壤中三種重金屬Hg、Pb和C

3、d含量的平均值都要高于研究區(qū)所位于的松嫩平原土壤背景值，分別高出土壤背景值的5.26％、18.20％、213.13％，其中以重金屬Cd的平均含量最高，已超過(guò)國(guó)家規(guī)定的土壤無(wú)機(jī)污染物二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示流域土壤中三種重金屬的含量都符合正態(tài)分布，可以進(jìn)行地統(tǒng)計(jì)分析。分析結(jié)果表明三者的變異強(qiáng)度為Hg＞Pb＞Cd，變異系數(shù)分別是58.54％、25.65％、13.40％?？梢钥闯鯤g含量的變異系數(shù)最高，表示在所有樣點(diǎn)中重金屬Hg的含量相對(duì)比較離

4、散，分異特征較大。另外兩種重金屬Pb和Cd的變異系數(shù)較小，說(shuō)明離散性相對(duì)較小，表明這兩種重金屬的空間分異差距相對(duì)較小，可能都受同一外界因素影響，具有相似的同源性。
　　(2)海溝河小流域土壤中重金屬Hg、 Pb和Cd含量的半方差函數(shù)理論模型依次對(duì)應(yīng)高斯模型、高斯模型和球型模型，對(duì)應(yīng)的擬合殘差分別為1.694E-08、29.8、8.615E-09，R2分別為0.945、0.732、0.764，表示這三種模型的擬合效果良好，能夠有效的

5、體現(xiàn)出研究區(qū)土壤中三種重金屬含量的空間分布與變異特征。塊金效應(yīng)揭示了流域土壤中三種重金屬含量的空間變異受地形地貌、成土母質(zhì)等結(jié)構(gòu)性要素影響較小，受人類(lèi)活動(dòng)如開(kāi)發(fā)利用、種植方式等隨機(jī)因素影響較大。
　　(3)以地形及環(huán)境因子為輔助變量進(jìn)行的協(xié)同克里格插值和地理加權(quán)回歸克里格插值模擬得出的預(yù)測(cè)結(jié)果同普通克里格插值模擬的預(yù)測(cè)結(jié)果相比較，其相應(yīng)的精度驗(yàn)證誤差指標(biāo)均有不同程度的降低。相比之下采用地理加權(quán)回歸克里格插值法得到的預(yù)測(cè)值的平均絕對(duì)

6、誤差、平均相對(duì)誤差和均方根誤差都要小于協(xié)同克里格插值和普通克里格插值，由于輔助變量相關(guān)性等原因?qū)е抡`差降低幅度不明顯，但還是能夠說(shuō)明地理加權(quán)回歸克里格插值法同普通克里格插值法和協(xié)同克里格插值法相比能夠進(jìn)一步提高流域土壤中三種重金屬含量的空間分布模擬精度，能為農(nóng)業(yè)清潔生產(chǎn)、土壤重金屬污染防治等方面的提供準(zhǔn)確的參考。
　　(4)在導(dǎo)致海溝河小流域土壤中重金屬含量的空間分布差異上，流域土壤的理化性質(zhì)在一定程度上能夠影響土壤中各類(lèi)重金屬的

7、含量，只是這種影響相對(duì)有限，具體表現(xiàn)為在酸性土壤中重金屬含量較高而且分布廣泛;在不同地形地貌影響下，土壤中重金屬集中分布在地勢(shì)較低且平坦的區(qū)域;不同土地利用方式是導(dǎo)致土壤重金屬空間分布差異的主要因素，表現(xiàn)為大部分耕地中都存在重金屬污染，且部分地區(qū)污染嚴(yán)重，建設(shè)用地與居民區(qū)次之;在不同因素距離的影響下與相關(guān)因素的距離越近土壤中重金屬空間分布越密集。
　　(5)海溝河小流域土壤中的重金屬Hg、Pb和Cd含量過(guò)高主要是由人為生產(chǎn)生活因素